Regulação do material Genético Controlo da actividade celular Prof. Ana Rita Rainho

Se todas as células de um organismo possuem a mesma informação genética, qual o mecanismo que permite às células diferenciar-se?

Recordando a síntese proteica… Para se formar uma proteína é necessário que o DNA seja transcrito para mRNA. Só depois no citoplasma é “lido” pelos ribossomas e traduzido numa proteína.

Os trabalhos de Jacob e Monod 1961 – Regulação génica em bactérias

Metabolismo da Lactose E. coli utiliza glicose para produzir ATP. Na ausência de glicose, incorpora lactose para a degradar em glicose + galactase.

As enzimas responsáveis pela degradação da lactose só são produzidas depois haver adição de glicose. Como? Vantagem: Permite à célula poupar recursos produzindo as enzimas apenas quando são necessárias

Operão indutivo O caso da Lactose O gene regulador determina a síntese de um repressor activo.

Na ausência de lactose É produzido um repressor activo. Liga-se ao operador e impede a acção da RNA polimerase

Na presença de lactose A lactose liga-se ao repressor e inactiva-o. O operador fica livre e a RNA polimerase inicia a transcrição, iniciando-se a síntese proteica.

Resumindo – Operão Lac Ausência de Lactose Presença de Lactose É produzido um repressor activo. O repressor liga-se ao operador. A RNA-polimerase não se liga ao promotor. Os genes estruturais não são transcritos. Não ocorre a síntese das enzimas necessárias à degradação da lactose É produzido um repressor activo. A lactose liga-se ao repressor, desactivando-o. O operador fica desbloqueado e a RNA polimerase liga-se ao promotor. Há transcrição dos genes estruturais. Ocorre a síntese das enzimas necessárias à degradação da lactose.

Operão repressivo O caso do Triptofano. O gene regulador determina a síntese de um repressor inactivo.

Na ausência de triptofano É produzido um repressor inactivo. O operador está livre e a RNA polimerase faz a transcrição normalmente.

Na presença de triptofano O triptofano liga-se ao repressor O operador fica bloqueado e a transcrição é interrompida.

Resumindo – Operão trp Ausência de Triptofano Presença de Triptofano É produzido um repressor inactivo. O gene operador está livre. A RNA-polimerase pode ligar-se ao promotor. Dá-se a transcrição. Ocorre a síntese de enzimas necessárias à produção de triptofano. É produzido um repressor inactivo. O triptofano liga-se ao repressor, activando-o. O operador fica bloqueado e a RNA polimerase não se pode ligar. Não se dá transcrição. Não há síntese das enzimas necessárias à produção de trp.

Regulão Permite uma resposta mais rápida e eficaz. Quando um conjunto de operões é controlado por um único tipo de regulador. Permite uma resposta mais rápida e eficaz. No caso dos glícidos, por exemplo, a célula consegue obter energia mais rapidamente.

Regulação nos Eucariontes Maior complexidade estrutural -> maior complexidade na regulação metabólica. Genes não associados a operões. Controlo feito a diversos níveis e a longo prazo.

Locais de possível controlo

Controlo pré-transcrição Desenrolamento da cromatina Alguns factores não permitem a descondensação da cromatina e impedem a transcrição. Sequências específicas de DNA que influenciam a velocidade de transcrição. Reforçadores, silenciadores, isoladores Processamento e remoção dos intrões. Só ficam as sequências de RNA que “interessam”.

Processamento

Controlo pós-transcrição Passagem para o citoplasma Controlo feito pelas proteínas transportadoras da membrana nuclear. Tradução Zonas que permitem (ou não) a ligação dos tRNAs Modificação pós-tradução. Modificação e activação (ou inactivação )dos polipéptidos na passagem pelo Complexo de Golgi.

Controlo nos eucariontes Pode efectuar-se sobre: O DNA O RNA As proteínas Influenciado por: factores endógenos factores do ambiente

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